Представление информации в компьютере. Единицы измерения информации
Вы уже владеете одним языком, а быть может и несколькими. Знаете некоторые понятия из химии, физики, математики и других наук. А для того, чтобы понимать и использовать компьютерный язык нужно иметь знания о представлении информации в памяти компьютера. В этой статье поговорим о представлении текста, графики, звука в ПК и рассмотрим основные положения, касающиеся этой темы.
Понятие информации — что это
Термин образовался от латинского слова informatio, что переводится как «разъяснение, представление, понятие». Есть и другое слово на латыни — informare, которое означает «мыслить, создавать форму, обучать, представлять».
Информация — это любые сведения, которые воспринимаются живыми организмами, электронными устройствами и другими системами, об окружающем мире, процессах, предметах и явлениях.
Сведения — это знания, передаваемые в виде сообщений, уведомлений и сигналов.
Информационное сообщение — это совокупность элементов информации, объединенных внутренними связями.
Вот газета пишет, что российская экономика испытывает небывалый рост. Или коллега по секрету говорит, что скоро урежут зарплаты. Все это информационные сообщения.
При этом одно и то же сообщение может содержать разное количество информации в зависимости от того, кто его получатель. Например, нам присылают сообщение: 明天该公司的股票将翻倍. Если мы не знаем языка, на котором написано послание, для нас нет никакой информации. А вот игрок на фондовой бирже из Китая сразу поймет — здесь сказано, что завтра акции некой компании удвоятся в цене.
В разных сферах деятельности понятие информации характеризуется при помощи специфических признаков. Например, в области компьютерной техники термин имеет следующее определение:
«информация — это набор символов и знаков, который имеет смысл и понятен для компьютера».
Такая информация может выглядеть как последовательность нулей и единиц: 00010001110001100011.
Что такое обработка информации на компьютере
Самое важное умение компьютера – это обработка информации. Прелесть компьютера как раз и состоит в том, что он может информацию преобразовывать. Все устройство компьютера обусловлено требованием обработки информации в кратчайшие сроки, наиболее быстрым способом.
Под обработкой информации на компьютере можно понимать любые действия, которые преобразуют информацию из одного состояния в другое.
Соответственно, компьютер имеет специальное устройство, называемое процессором, которое предназначено исключительно для чрезвычайно быстрой обработки данных, со скоростями, доходящими до миллиардов операций в секунду.
Оперативная память (ОЗУ)
Требуемые для обработки данные процессор получает (берет) из оперативной памяти.
Оперативная память — это устройство, которое предназначено для ВРЕМЕННОГО хранения как входных, так и выходных данных.
Там же в оперативной памяти находится и место для хранения промежуточных данных, формируемых в процессе обработки информации. Таким образом, процессор как получает данные из оперативной памяти, так и записывает обработанные данные в эту память. Там информация хранится временно, до тех пор, пока она находится в обработке.
Наконец, для ввода и вывода данных к компьютеру подключаются внешние устройства ввода-вывода, которые позволяют ВВОДИТЬ информацию, подлежащую обработке, и ВЫВОДИТЬ результаты этой обработки.
Внешний винчестер, внешнее DVD-устройство, флешка, клавиатура, мышь
Процессор и оперативная память работают с одинаково большой скоростью. Как уже говорилось выше, скорость обработки информации может составлять многие миллионы и миллиарды операций в секунду. Никакое внешнее устройство ввода и вывода информации не может работать на таких скоростях.
Поэтому для их подключения в компьютере предусмотрены специальные контроллеры устройств ввода-вывода. Их задача состоит в том, чтобы согласовать высокие скорости работы процессора и оперативной памяти с относительно низкими скоростями ввода и вывода информации.
Эти контроллеры подразделяются на специализированные, к которым могут быть подключены только специальные устройства, и универсальные. Примером специализированного устройства контроллера служит, например, видеокарта, которая предназначена для подключения к компьютеру монитора.
Контроллеры могут быть и универсальными, в этом случае – это так называемые порты ввода-вывода, К портам ввода-вывода могут подключаться разнообразные устройства (клавиатуры, манипуляторы «мышь», принтеры, сканеры и т.п.).
Числовая информация
Числовая информация – это количественное отображение свойств объектов окружающего мира. Все характеристики объекта, которые можно представить в виде чисел: масса, высота, скорость передвижения – это числовая информация. Существуют различные системы цифр, с помощью которых выражаются количественные характеристики: арабские, римские, клинопись – система знаков в виде клиньев. В памяти компьютера данные также представляются в числовом формате – в виде двоичного кода, который представляет собой набор нулей и единиц. Большое значение числовая форма представления информации приобрела с возникновением товарно-денежных отношений.
Любой текст можно закодировать цифрами, используя специальные системы кодирования, когда каждой букве соответствует определенный набор чисел. Такой способ шифрования называется шифром простой подстановки. Здесь каждой букве ставится в соответствие ее порядковый номер в алфавите языка. Например, А – первая буква алфавита имеет номер 1, Б – 2.
Рис. 2. Двоичный код.
Не оставим процессор без дела
Поэтому между процессором и жестким диском установили более быстрое запоминающее устройство – оперативную память (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ). Это небольшая печатная плата, на которой находятся быстрые микросхемы памяти.
Оперативная память – ускоряет доступ процессора к программам и данным
В оперативную память заранее считываются с жёсткого диска все необходимые программы и данные. Во время работы процессор обращается к оперативной памяти, считывает команды программы, которая говорит какие данные нужно взять и как именно их обработать.
При выключении компьютера содержимое оперативной памяти не сохраняется в ней (в отличие от жесткого диска).
Виды информации
Видов очень много, они классифицируются в зависимости от выбранного критерия.
По способу восприятия
Визуальная – такая, которую мы воспринимаем глазами. Увидели тучи на небе – получили информацию, что скоро может пойти дождь. Увидели круглый дорожный знак с перекрещенными красными полосами на синем фоне, поняли: остановку делать нельзя, стоянку – тем более.
Звуковая – ее мы воспринимаем ушами. Услышали, как капли стучат по крыше – поняли, что начался дождь. Разговор с человеком по телефону – это тоже обмен звуковой информацией.
Тактильная – ее мы воспринимаем «кожей». Например, пришли вы в контактный зоопарк, трогаете там пальчиками кролика и понимаете, какой он мягенький и пушистенький.
Обонятельная – информация, которую вы получаете «носом». Несмотря на то, что у нас нюх развит в 48 раз слабее, чем у собаки, мы безошибочно определяем по запаху бензин, щи, спирт, нашатырь.
Вкусовая – мы воспринимаем ее вкусовыми рецепторами на языке. Больше всего их на кончике языка, поэтому кончик языка определяет абсолютно все вкусы: кислый, горький, пресный соленый. На остальной поверхности языка эти рецепторы тоже есть, но распределены неравномерно. Например, корень языка может чувствовать горечь, но не определяет степень солености.
Особенность всех этих типов – их нельзя переводить один другой. Нельзя тактильно ощутить, сладкая пища или горькая, нельзя учуять носом колебания звуков или различить цвета.
По форме представления
Текстовая – информация, которая подается через буквы определенного алфавита. Эта статья написана как раз в текстовом формате.
Числовая – передается числами. Числом записывается информация о дне вашего рождения, о важных исторических событиях.
Графическая – это рисунки. Самая древняя информация, которая дошла до наших дней, была передана через рисунки на скалах.
Звуковая – песни и музыкальные композиции распространяются по миру как раз в таком формате.
Видеоинформация – в ней есть и звук, и визуальный материал.
Особенность этой категории информации – один тип часто можно перевести в другой. Например, можно описать текстом, что изображено на картинке, можно словами назвать число, можно сделать картинки для текстов, чтобы воспринимать их визуально.
Конечно, есть свои рамки. Звук очень сложно передавать через текст, цифры или картинку, его восприятие слишком индивидуально.
По назначению
Массовая – это информация, которая ориентирована на массы. Книги о Гарри Поттере легко читаются массовым читателем, а вот романы Толстого идут хуже. Крида, Коку и Тимати слушают все подряд, а вот Чайковского и Моцарта некоторые люди вообще никогда не слышали.
Элитарная – это вот как раз Бах и Бетховен, Толстой, Айвазовский и Пикассо. То есть информация, которую могут воспринять только «элитарные» слои общества – самые образованные, понимающие искусство.
Специальная – информация, которой делятся специалисты определенной области. Информация о том, как репрезентируется концепт «город» в творчестве Рубиной – специальная, отличия архей от прокариот и эукариот – тоже.
Секретная – такая, которая по определенным причинам скрывается от большинства людей. Ей обычно обмениваются представители спецслужб.
Личная – касается одного человека и не передается им вообще никому. Она нужна ему для самого себя: приватные фото и видео, к примеру.
Это интересно
Для хранения информации сегодня используют лазерные (или оптические) диски. Бывают диски только для чтения (CD-R) (рис. 50). Информацию на них можно записать только один раз. Часто используются лазерные диски для чтения и записи (CD-RW) (рис. 51). Информацию на них можно перезаписывать много раз. Запись и чтение информации с оптических дисков происходит с помощью лазерного луча.
В конце 1996 года в Японии впервые появились диски DVD (видеодиски) (рис. 52). Они разрабатывались как замена видеокассетам. В наши дни эти диски используют для хранения всех видов информации.
Информация хранится на компьютере в виде файлов. Каждый файл имеет своё название — имя файла. В файлах хранится информация различных видов. При сохранении информации к имени файла после точки добавляется расширение, которое указывает на вид сохраняемой информации. В зависимости от расширения файлы обозначаются соответствующими значками.
Для того чтобы файлы было удобно хранить и находить, их помещают в папки, группируя по какому-либо признаку: тексты, рисунки, игры, музыка. Чаще всего папки обозначают значком. Но могут быть и другие значки папок (рис. 53). В каждой папке может находиться разное количество файлов.
Когда компьютер включён, на экране можно видеть значки папок и файлов.
Передача информации
Последний третий важный информационный процесс это передача информации. Передача информации это процесс переноса информации с одного источника (информационного носителя) на другой. Процесс передачи информации также неотрывно связан с другими информационными процессами., как хранение и обработка информации. Невозможно как либо передать информацию если она абсолютно нигде до этого не хранилась. В нашем примере в начале лекции передача информации из отчёта в мозг Коли осуществлялась посредством отраженной световой волны от страниц отчёта, которая являлась носителем информации. (помните что информация может быть совершенно разных видов и форм) Затем из мозга работника , информация в свою очередь передалась в компьютер, когда коля-работяга-бухгалтер перепечатывал содержимое отчёта в алфавитном порядке.
Процесс передачи информации
Вообще процесс передачи информации всегда проходит мимо двух сущностей, первая это источник информации, а вторая это приемник информации. Первый соответственно хранит и передает какую либо информацию, а второй её принимает. Достаточно просто верно?
Достаточно простой пример это человек который слушает радио. Радио является источником звуковой информации, а человек который слушает новости или новый хит би-2, приемником информации.
Передача информации всегда имеет какой либо канал связи, по которому и осуществляется передача информации от источника к получателю. Каналами связи может быть что угодно: вода, воздух, отраженный свет из отчёта, обычные кабеля, и оптоволоконные провода.
Между источником и приемником информации может существовать обратная связь
Иногда, но не всегда между приемником и источником информации существует обратная связь. Суть этой обратной связи заключается в следующем, что приемник информации в ответ, может передать источнику какую либо информацию в ответ. Исли же источник сочетает в себе обе этих сущности, то есть одновременно является и источник и приемником информации, и другой субъект или объект тоже является приемником и источником информации, то в этом случае такой процесс передачи информации будет называться обмен информацией.
Возьмем простой пример, где ученик после того как прослушал новый материал по теме, задает вопрос учителю, чтобы узнать какой либо нюанс. В этом примере учитель, ведь в начале урока он рассказал новую тему, был источником информации, а ученик, так как слушал внимательно учителя, был приемником информации. В конце урока источником информации стал уже ученик, ведь теперь он задает вопрос, а учитель его слушает. Таким образом в течении всего урока оба человека, что учитель, что ученик были по очереди и источниками и приемниками информации, а значит у них происходил обмен информацией.
Информация которая передается по каналу связи имеет определенную скорость, которая измеряется в кол-во передаваемой информации (обычно в битах) за какую либо единицу времени (чаще всего берут секунду). Вот и получается что скорость передачи информации выражают чаще всего в бит/с. Скорость передачи информации всегда ограничена пропускной способностью того канала связи который используется и зависит от физических свойств среды, которой служит в качестве канала связи. Каналы связи бывает очень разные, и все их мы разберем в другой статье.
Давайте теперь вместе сформулируем краткое определение что такое скорость передачи информации и пропускная способность.
Скорость передачи информации — кол-во информации которое успевает передаться за выбранную единицу времени.
Пропускная способность канала связи — максимально допустимая скорость с которой мы можем передавать информацию используя этот канал.
Говоря про каналы связи, напрашивается вопрос, а как же информация передается внутри них? По каналам связи вся информация передается с применением сигналов. Сигнал это физ. процесс который служит для передачи сообщения по какому либо случившемуся событию и ему и соответствует. Примеры сигналов это мигание лампочки, телефонный звонок, даже работа всех пикселей в Вашем мониторе это тоже своего рода сигналы. Сигнал с пульта для выключения телевизора это Инфракрасная волна, звуковой сигнал — акустическая волна, радиосигнал — электромагнитная волна. Преобразование информационного сообщения в сигнал и который может быть передан по каналу связи от приемника к источнику информации называется кодированием. Обратный же процесс, то есть преобразование непонятного сигнала, вполне понятное сообщение называется декодированием.
Кодирование и декодирование информационных сообщений с помощью сигналов
Декодирование и кодирование информации осуществляется и техническими устройствами, работающими от электричества, как компьютер, или же ручными как трафарет для шифров, или же с помощью живого существа (животного или человека)
Как вы уже увидели в картинке выше в передачи сигналов с информационными сообщениями есть ещё такое понятие как шумы. Шумы это физическое помехи при передачи сигналов, при которых возможно искажение или и вовсе потеря всей передаваемой информации. Возникают же шумы по причине плохого качества канала связи или их слабой или вообще отсутствующей защищенности. Защититься от этой потери информации можно при улучшенной технической защиты каналов связи или же многократной передачи этих сигналов (дублированием их). Например при передачи сигнала беспроводного интернета wi-fi, наличие стен является препятствием при передачи сигналов и соответственно более плохому качеству соединения. В данном случае стена является шумом для сигнала wi-fi.
Сигналы делятся на два вида, непрерывные сигналы и дискретные. Непрерывные сигналы меняют свои параметры всегда постепенно во времени. Примеры непрерывного сигнала это атмосферное давление, высота солнца, температура воздуха. Дискретные сигналы меняют свои параметры в отличии от непрерывных, скачкообразно и принимают конечное число значений в конечном промежутке времени. Сигналы представленные как отдельные знаки, как например азбука морзе, алфавит и другие, всё это дискретные сигналы.
Поскольку для каждого сигнала можно поставить одно число, то дискретные сигналы называют цифровыми.
